JPS63276247A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS63276247A JPS63276247A JP62110491A JP11049187A JPS63276247A JP S63276247 A JPS63276247 A JP S63276247A JP 62110491 A JP62110491 A JP 62110491A JP 11049187 A JP11049187 A JP 11049187A JP S63276247 A JPS63276247 A JP S63276247A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/11—Manufacturing methods
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
ＴＡＢに用いる金バンプにおいて、金の硬度が高さ方向
で変化した構造とする。
で変化した構造とする。
本発明は半導体装置の製造方法、特に金のメッキによっ
てバンプを形成するに際し、金の硬度がバンプの高さ方
向に変化する構造のものに形成する方法に関する。
てバンプを形成するに際し、金の硬度がバンプの高さ方
向に変化する構造のものに形成する方法に関する。
第４図の従来例平面図を参照すると、半導体チップ３１
に形成された電極３２と配線３３の接続方法としては、
ワイヤボンディング法が用いられていた。
に形成された電極３２と配線３３の接続方法としては、
ワイヤボンディング法が用いられていた。
図示しないボンディング装置から配線３３を引き出し、
配線３３の端部を電極３２上に配置し、例えば超音波を
用いて図示しないウェッジで配線３３を電極３２上に接
着する。かかる方法の実施北おいては、ボンディング装
置のウェッジなどの寸法の関係から電極３２間には所定
の距離をとらなければならず、それが半導体チップ３１
の集積度を高める際の障害であった。
配線３３の端部を電極３２上に配置し、例えば超音波を
用いて図示しないウェッジで配線３３を電極３２上に接
着する。かかる方法の実施北おいては、ボンディング装
置のウェッジなどの寸法の関係から電極３２間には所定
の距離をとらなければならず、それが半導体チップ３１
の集積度を高める際の障害であった。
かかる問題を解決するために開発されたのが第５図に示
されるＴＡＢ方式で、半導体基板４１上に形成された例
えばアルミニウム（Ａｌｌ）の電極４２（この電極は第
４図の電極３２に相当する）上に作られた絶縁膜４３に
窓開けし、この開口部にバリアメタル４４を介して金（
Ａｕ）のバンプ４５が設けられている。バンプ４５との
コンタクトをとるには、テープに貼り付けたインナーリ
ード４６をバンプ４５に熱圧着し、バンプ４５とインナ
ーリード４６とを接続する。この方法によると、バンプ
４５のピッチを１００μｍと小にすることができるだけ
でなく、すべての電極４５とすべてのインナーリード４
６とを一時に接続することができる利点がある。
されるＴＡＢ方式で、半導体基板４１上に形成された例
えばアルミニウム（Ａｌｌ）の電極４２（この電極は第
４図の電極３２に相当する）上に作られた絶縁膜４３に
窓開けし、この開口部にバリアメタル４４を介して金（
Ａｕ）のバンプ４５が設けられている。バンプ４５との
コンタクトをとるには、テープに貼り付けたインナーリ
ード４６をバンプ４５に熱圧着し、バンプ４５とインナ
ーリード４６とを接続する。この方法によると、バンプ
４５のピッチを１００μｍと小にすることができるだけ
でなく、すべての電極４５とすべてのインナーリード４
６とを一時に接続することができる利点がある。
第５図に示すバンプ４５を作るには、第６図の断面図を
参照すると、半導体基板４１上にｉの電極４２、絶縁膜
４３を作り、それに図示の如く窓開けをなした後に全面
にバリアメタル４４をスパッタまたは蒸着で形成し、全
面にレジスト４７を塗布しそれを図示の如くバターニン
グし、次いで金をメッキしてバンプ４５を作る。このレ
ジスト４７の膜厚は３０μｍ程度にする。
参照すると、半導体基板４１上にｉの電極４２、絶縁膜
４３を作り、それに図示の如く窓開けをなした後に全面
にバリアメタル４４をスパッタまたは蒸着で形成し、全
面にレジスト４７を塗布しそれを図示の如くバターニン
グし、次いで金をメッキしてバンプ４５を作る。このレ
ジスト４７の膜厚は３０μｍ程度にする。
レジスト４７を３０μｍと膜厚大に形成する理由はレジ
ストを第７図に示す如＜１．０μｍ程度に薄く作ると、
金のメッキにおいてメッキされる金が等友釣に拡がって
、きのこ状の形のものとなる。そうなると、横に拡がっ
た拡大部が高集積化の妨げとなるだけでなく、バンプの
幅Ｗがバンプとｉ電極の接触部の幅Ｗ゛よりも大きくな
りすぎ、バンプが不安定になってバンプと電極との間の
接触不良の原因となる。さらには、拡大部の存在によっ
て、バンプと電極との接触状態を点検し難くなる問題も
ある。そこで、レジストを厚（して第５図、６図に示さ
れるストレート・バンプと呼称される拡がることなく直
立したバンプを形成するようになった。なお前記したバ
リアメタルには、Ａｊｉ、Ａｕとの間の反応を防止し、
導電性が良く （低抵抗の）、かつＡＡ’、Ａｕとの密
着性の良いパラジウム（Ｐｄ）チタン（Ｔｉ）などを用
いる。第６図のレジスト４７を除去し、金のバンプ４５
をマスクにしてバリアメタル４４をエツチングすると、
第５図に示される構造が得られる。
ストを第７図に示す如＜１．０μｍ程度に薄く作ると、
金のメッキにおいてメッキされる金が等友釣に拡がって
、きのこ状の形のものとなる。そうなると、横に拡がっ
た拡大部が高集積化の妨げとなるだけでなく、バンプの
幅Ｗがバンプとｉ電極の接触部の幅Ｗ゛よりも大きくな
りすぎ、バンプが不安定になってバンプと電極との間の
接触不良の原因となる。さらには、拡大部の存在によっ
て、バンプと電極との接触状態を点検し難くなる問題も
ある。そこで、レジストを厚（して第５図、６図に示さ
れるストレート・バンプと呼称される拡がることなく直
立したバンプを形成するようになった。なお前記したバ
リアメタルには、Ａｊｉ、Ａｕとの間の反応を防止し、
導電性が良く （低抵抗の）、かつＡＡ’、Ａｕとの密
着性の良いパラジウム（Ｐｄ）チタン（Ｔｉ）などを用
いる。第６図のレジスト４７を除去し、金のバンプ４５
をマスクにしてバリアメタル４４をエツチングすると、
第５図に示される構造が得られる。
前記した金メッキによるバンプの形成において、金バン
プの硬度は高さ方向に対し全体にわたってほぼ一定にな
るように形成されていた。
プの硬度は高さ方向に対し全体にわたってほぼ一定にな
るように形成されていた。
バンプの金の硬度は、インナーリードのボンディングの
ときの熱圧力条件に対し最適な値のものであるように選
定することが必要になる。金の硬度を柔らかくすると、
ボンディングストレスが基板へ伝わりに＜＜、絶縁膜へ
のダメージを少なくできる利点はあるものの、第８図（
ａ）に示されるように、インナーリード４６がバンブ４
５中へめり込んでインナーリードのエツジ（縁部）短絡
が発生し易くなり、さらには図示のインナーリードと接
続したデバイスが、インナーリードの位置が低（なりす
ぎることによって全体的に使用不能になる問題がある。
ときの熱圧力条件に対し最適な値のものであるように選
定することが必要になる。金の硬度を柔らかくすると、
ボンディングストレスが基板へ伝わりに＜＜、絶縁膜へ
のダメージを少なくできる利点はあるものの、第８図（
ａ）に示されるように、インナーリード４６がバンブ４
５中へめり込んでインナーリードのエツジ（縁部）短絡
が発生し易くなり、さらには図示のインナーリードと接
続したデバイスが、インナーリードの位置が低（なりす
ぎることによって全体的に使用不能になる問題がある。
他方、金バンプの硬度を硬くすると、第８図（ｂ）に示
される如くボンディングの圧力が直接絶縁膜４３に伝わ
り、絶縁膜にクラック４７が発生し易くなり、クラック
４７が作られるとそこから湿気が侵入してデバイスの特
性に悪影響を与える問題がある。
される如くボンディングの圧力が直接絶縁膜４３に伝わ
り、絶縁膜にクラック４７が発生し易くなり、クラック
４７が作られるとそこから湿気が侵入してデバイスの特
性に悪影響を与える問題がある。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、上記
問題点を解決したバンプの形成方法を提供することを目
的とする。
問題点を解決したバンプの形成方法を提供することを目
的とする。
第１図（ａ）〜＋８）は本発明の一実施例の断面図で、
図中、１１は半導体基板、１２は例えばｉの電極、１３
は例えばＰＳＧの絶縁膜、１４はバリアメタル、１５は
レジスト、１６は柔らかい全部分、１７は硬い全部分、
１８はこれらの２つの部分からなるバンプである。
図中、１１は半導体基板、１２は例えばｉの電極、１３
は例えばＰＳＧの絶縁膜、１４はバリアメタル、１５は
レジスト、１６は柔らかい全部分、１７は硬い全部分、
１８はこれらの２つの部分からなるバンプである。
本発明においては、金メッキによってバンプ１８を形成
するに際し、最初柔らかい全部分１６をメッキし、次い
でその上に硬い全部分１７をメッキして２層の全部分か
らなるバンプ１８を作る。
するに際し、最初柔らかい全部分１６をメッキし、次い
でその上に硬い全部分１７をメッキして２層の全部分か
らなるバンプ１８を作る。
金バンプを電解メッキする際に、メッキ成長にあわせて
メッキ溶液温度を変化させることによって、金ハンプの
高さ方向での硬度を任意に変化させることにより、エツ
ジショート、絶縁月臭のダメージなどが防止されるバン
プを提供する。かかる構造においては、柔らかい全部分
がショック・アブソーバ−として働くものである。
メッキ溶液温度を変化させることによって、金ハンプの
高さ方向での硬度を任意に変化させることにより、エツ
ジショート、絶縁月臭のダメージなどが防止されるバン
プを提供する。かかる構造においては、柔らかい全部分
がショック・アブソーバ−として働くものである。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
先ず第１図（ａ）に示される如く、半導体基Ｆｊ、（シ
リコンウェハ）１１上にｉの電極バター７１２を形成し
、ＰＳＧなどの絶縁膜１３を全面に１〜２μｍの膜厚に
成長し、電極１２部分に通常のりソグラフィ技術で窓１
９を開ける。
リコンウェハ）１１上にｉの電極バター７１２を形成し
、ＰＳＧなどの絶縁膜１３を全面に１〜２μｍの膜厚に
成長し、電極１２部分に通常のりソグラフィ技術で窓１
９を開ける。
次いで、第１図（ｂ）に示される如く、パリアメクル１
４（例えばＴｉ ０．３μｍ ＋ Ｐｄ ０．３ｐ ｍ
）を蒸着、スパッタで被着する。
４（例えばＴｉ ０．３μｍ ＋ Ｐｄ ０．３ｐ ｍ
）を蒸着、スパッタで被着する。
次に、第１図（Ｃ）に示される如く、ネガレジスト１５
を３０μｍの膜厚に塗布し、電極１２の窓１９よりも太
目に、すなわち窓１９よりも広くかつより深く、フォト
リソグラフィ技術により窓２０を開ける。
を３０μｍの膜厚に塗布し、電極１２の窓１９よりも太
目に、すなわち窓１９よりも広くかつより深く、フォト
リソグラフィ技術により窓２０を開ける。
次いで、第１図ｔｄ）に示される如く、高温、高電流の
条件で金の電解メッキを行い、１０〜１５μｍの厚さの
柔らかい全部分１６をメッキし、引続き低温、低電流密
度の条件で金の電解メッキによって５〜１５μｍの厚さ
の硬い全部分１７を作ると、これら２層の部分からなる
バンプ１８が作られる。
条件で金の電解メッキを行い、１０〜１５μｍの厚さの
柔らかい全部分１６をメッキし、引続き低温、低電流密
度の条件で金の電解メッキによって５〜１５μｍの厚さ
の硬い全部分１７を作ると、これら２層の部分からなる
バンプ１８が作られる。
金メッキにおいて、メッキ温度および電流とメッキされ
る金の硬度は溶液の温度に依存する。ここで第３図の線
図を参照すると、縦軸にメッキされる金の硬度１１を（
Ｋｇ／ ｍｍ２）でとり、横軸に溶液温度を（”Ｃ）で
とって、５ｇｒの負荷で金メッキの硬度（Ｋｒｏｏｐ、
Ｈａｒｄｎｅｓｓ）を測定した。なお、メッキに用い
て電流値は５０ｍＡであった。測定によると、５５°Ｃ
〜６５℃の範囲では硬度１００ Ｋｇ／ ｍｍ２前後の
柔らかい金メッキが得られ、それ以下の温度範囲（２５
℃〜５０℃）では１４０〜１７０ Ｋｇ／ ｍｍ２の硬
い金メッキが得られた。
る金の硬度は溶液の温度に依存する。ここで第３図の線
図を参照すると、縦軸にメッキされる金の硬度１１を（
Ｋｇ／ ｍｍ２）でとり、横軸に溶液温度を（”Ｃ）で
とって、５ｇｒの負荷で金メッキの硬度（Ｋｒｏｏｐ、
Ｈａｒｄｎｅｓｓ）を測定した。なお、メッキに用い
て電流値は５０ｍＡであった。測定によると、５５°Ｃ
〜６５℃の範囲では硬度１００ Ｋｇ／ ｍｍ２前後の
柔らかい金メッキが得られ、それ以下の温度範囲（２５
℃〜５０℃）では１４０〜１７０ Ｋｇ／ ｍｍ２の硬
い金メッキが得られた。
本発明実施例において、柔らかい全部分１６は、電流密
度４ ｍＡ／ Ｃ１１１２、メッキ溶液温度４０°Ｃで
２０〜６０分の時間をかけて５〜１５μｍの厚さにメッ
キし、硬い全部分１７は電気の電流密度でメッキ溶液温
度は６５℃に設定し、４０〜６０分かけて１０〜１５μ
ｍの厚さにメッキした。
度４ ｍＡ／ Ｃ１１１２、メッキ溶液温度４０°Ｃで
２０〜６０分の時間をかけて５〜１５μｍの厚さにメッ
キし、硬い全部分１７は電気の電流密度でメッキ溶液温
度は６５℃に設定し、４０〜６０分かけて１０〜１５μ
ｍの厚さにメッキした。
次に、第１図（ｅｌに示されるように、レジスト１５を
除去し、金のバンプ１８をマスクにしてバリアメタル１
４をエツチングする。
除去し、金のバンプ１８をマスクにしてバリアメタル１
４をエツチングする。
本発明の他の実施例においては、メッキ温度を３度変化
させて第２図の断面図に示される如き硬い全部分／柔ら
かい全部分／硬い全部分の３層構造のバンプ１８を形成
する。いずれの実施例においても、柔らかい全部分１６
がショック・アブソーバ−となってインナーリードのボ
ンディングのときのストレスを緩和すると同時に、イン
ナーリードは硬い全部分１７に熱圧着されるからインナ
ーリードがバンブ内にめり込むことが防止される。
させて第２図の断面図に示される如き硬い全部分／柔ら
かい全部分／硬い全部分の３層構造のバンプ１８を形成
する。いずれの実施例においても、柔らかい全部分１６
がショック・アブソーバ−となってインナーリードのボ
ンディングのときのストレスを緩和すると同時に、イン
ナーリードは硬い全部分１７に熱圧着されるからインナ
ーリードがバンブ内にめり込むことが防止される。
以上述べてきたように本発明によれば、バンプを柔らか
い全部分と硬い全部分とをもった２層または３層の構造
とすることにより、インナーリードとの最適の熱圧着が
得られる一方で絶縁膜のダメージが防止され、ＴＡＢの
信頼性向上に有効である。
い全部分と硬い全部分とをもった２層または３層の構造
とすることにより、インナーリードとの最適の熱圧着が
得られる一方で絶縁膜のダメージが防止され、ＴＡＢの
信頼性向上に有効である。
第１図＋ａ）〜ｆｅ）は本発明の一実施例の断面図、第
２図は本発明の他の実施例の断面図、第３図は金メツキ
溶液温度と金メッキの硬度の関係を示す線図、 第４図は従来例電極配置の平面図、 第５図はＴＡＢ方式の断面図、 第６図はバンプの形成方法を示す断面図、第７図はきの
こ形バンプの断面図、 第８図（ａｌ 、 （ｂ）は従来例の問題点を示す図で
ある。 第１図と第２図において、 １１は半導体基板、 １２は電極、 １３は絶縁膜、 １４はバリアメタル、 １５はレジスト、 １６は柔らかい全部分、 １７は硬い全部分、 １８はバンプ、 １９と２０は窓である。 代理人 弁理士 久木元 彰 復代理人 弁理士 大 菅 義 ２ 第１図 奉４！：８Ｊ］の一欠慶４列の釘面閃 第１図 木登９月のイ吃め喫１セイ正１の棲）′面の第２図 −Ａ、液１度（０Ｃ） 金メッキ瘍弓夜（シキし金〆ヅ〜の破産メ聞ｆま ｔ
月−オ ｍｌ￥１ 第３図 状」５存り情ｌ忌自乙Ｉの平Ｍｌ 第４図 一／インナーリード ４６ エ≦１ ＴＡＢ方代の断ｌｔｌ圀 第５図 ハ゛ンデ距形に２″Ａ４Ａ４禾１国 第６図 きめ二形／くンブの前面閏 第７［４
２図は本発明の他の実施例の断面図、第３図は金メツキ
溶液温度と金メッキの硬度の関係を示す線図、 第４図は従来例電極配置の平面図、 第５図はＴＡＢ方式の断面図、 第６図はバンプの形成方法を示す断面図、第７図はきの
こ形バンプの断面図、 第８図（ａｌ 、 （ｂ）は従来例の問題点を示す図で
ある。 第１図と第２図において、 １１は半導体基板、 １２は電極、 １３は絶縁膜、 １４はバリアメタル、 １５はレジスト、 １６は柔らかい全部分、 １７は硬い全部分、 １８はバンプ、 １９と２０は窓である。 代理人 弁理士 久木元 彰 復代理人 弁理士 大 菅 義 ２ 第１図 奉４！：８Ｊ］の一欠慶４列の釘面閃 第１図 木登９月のイ吃め喫１セイ正１の棲）′面の第２図 −Ａ、液１度（０Ｃ） 金メッキ瘍弓夜（シキし金〆ヅ〜の破産メ聞ｆま ｔ
月−オ ｍｌ￥１ 第３図 状」５存り情ｌ忌自乙Ｉの平Ｍｌ 第４図 一／インナーリード ４６ エ≦１ ＴＡＢ方代の断ｌｔｌ圀 第５図 ハ゛ンデ距形に２″Ａ４Ａ４禾１国 第６図 きめ二形／くンブの前面閏 第７［４
Claims (3)
- （１）テープ・オートマティック・ボンディング（ＴＡ
Ｂ）のためのバンプ（１８）をメッキするにおいて、 半導体基板（１１）に設けた電極（１２）、電極（１２
）上で窓（１９）を開けられた絶縁膜（１３）、および
電極（１２）と絶縁膜（１３）上に延在するバリアメタ
ル（１４）を覆うレジスト（１５）に、前記窓（１９）
よりもより広くかつより深い窓（２０）をバリアメタル
（１４）に達するまで開口し、窓（２０）内に相対的に
柔らかい金部分（１６）と硬い金部分（１７）をメッキ
して２層構造のバンプ（１８）を形成することを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - （２）前記窓（２０）内に、相対的に硬い金部分（１７
）、柔らかい金部分（１６）、硬い金部分（１７）の３
層構造のバンプ（１８）をメッキすることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の方法。 - （３）前記硬い金部分（１７）は４５℃〜６５℃の溶液
を用いてメッキし、柔らかい金部分は前記温度より低い
温度の溶液を用いてメッキされたものであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62110491A JPS63276247A (ja) | 1987-05-08 | 1987-05-08 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62110491A JPS63276247A (ja) | 1987-05-08 | 1987-05-08 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63276247A true JPS63276247A (ja) | 1988-11-14 |
Family
ID=14537091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62110491A Pending JPS63276247A (ja) | 1987-05-08 | 1987-05-08 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63276247A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002118199A (ja) * | 2000-10-10 | 2002-04-19 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JPWO2019150825A1 (ja) * | 2018-02-01 | 2020-02-06 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 半導体装置 |
-
1987
- 1987-05-08 JP JP62110491A patent/JPS63276247A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002118199A (ja) * | 2000-10-10 | 2002-04-19 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JPWO2019150825A1 (ja) * | 2018-02-01 | 2020-02-06 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 半導体装置 |
| US11183615B2 (en) | 2018-02-01 | 2021-11-23 | Nuvoton Technology Corporation Japan | Semiconductor device |
| US11417805B2 (en) | 2018-02-01 | 2022-08-16 | Nuvoton Technology Corporation Japan | Semiconductor device |
| US11742461B2 (en) | 2018-02-01 | 2023-08-29 | Nuvoton Technology Corporation Japan | Semiconductor device |
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